JPH07279585A - 鋼管の推進工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋼管又は内管と外管からなる二重鋼管を推進す
るに際し、複数の作業を同時に実施することで工期の短
縮化をはかる。 【構成】先頭に地山を掘削する掘進機11を配設すると共
に発進立坑Ｂに元押装置13を設置する。掘進機11に後続
させて先押装置12を配設し、該装置13に内管１と該管１
よりも長い外管２を有し且つ両者の間に充填層３を形成
した二重鋼管Ａを後続させる。既に推進された二重鋼管
Ａを発進立坑Ｂの壁面８に接続して先押装置13により掘
進機11を推進する。この推進と並行して発進立坑Ｂ内で
新たな二重鋼管Ａを既に推進された二重鋼管Ａに接続す
る作業を含む段取作業を実施する。既に推進された二重
鋼管Ａと発進立坑Ｂとの接続を解除し、元押装置13を作
動させて新たな二重鋼管Ａに推力を付与すると共に先押
装置12を縮小させて複数の二重鋼管Ａを推進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管又は鋼製の内管と
外管の間にモルタルを充填してなる二重鋼管等の鋼管を
発進立坑から到着立坑に向けて推進する工法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】推進工法を用いて地中に上水道管路や電
力ケーブル管路等の管路を敷設することがある。この推
進工法では、先頭に配設された掘進機に敷設すべき管を
後続させ、掘進機に設けたカッターヘッドを回転させて
地山を掘削しつつ発進立坑に設置した元押装置によって
推力を付与することで、掘進機，管を推進して管路を敷
設する。

【０００３】特に泥水工法と呼ばれる推進工法は、掘進
機のカッターヘッドから土圧に応じて適宜設定された圧
力を持った泥水を噴出させることで、切羽の崩壊を防止
して地山を掘削すると共に掘削土砂を地上に排出し、且
つ予め管の所定位置に形成された穴から該管と地山との
間に滑材を注入して両者の間で発生する摩擦を軽減させ
つつ発進立坑に設置された元押装置によって掘進機及び
管を推進している。

【０００４】上記工法では、推進される管の内部に泥水
の供給管や排出管，滑材の供給ホース，掘削機を制御す
るケーブル類等多くの管やホース及びケーブルが配置さ
れる。このため、１本の管を推進する毎に新たな管の接
続、及び前記各管，ホース，ケーブルの接続等の段取作
業が実施される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し、上記推進工法で
は、管の推進が段取作業と推進作業を順に実施して１本
の管を推進することから、１本当たりの推進サイクルに
要する時間を短縮することが困難であるという問題があ
る。そして前記問題は管路を敷設する際の工期の短縮化
をはかるにも限界が生じるという問題を派生する。

【０００６】管路を敷設する際に、鋼管又は鋼製の内管
と外管の間にモルタルを充填してなる二重鋼管を用いた
場合、既に推進された鋼管に新たな鋼管を接続する際
に、或いは既に推進された二重鋼管に新たな二重鋼管を
接続する際に、鋼管又は二重鋼管の内管の接続部位を溶
接接合する作業が実施される。特に、二重鋼管を用いた
場合には、該二重鋼管の管端部分には充填材が充填され
ることなく、内装管が露出した状態であるため、溶接部
位に断熱材を巻き付けると共に、外管と等しい径を持っ
た複数の円弧状の部材（継ぎ輪）を取り付けて溶接接合
する作業が実施される。即ち、鋼管を推進する際には多
くの作業からなる段取を実施することが必要であり、必
然的にサイクル時間が長くなるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、鋼管を推進するに際し、
複数の作業を同時に実施することで工期の短縮化をはか
ることが出来る鋼管の推進工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る鋼管の推進工法は、地山を掘削する掘進
機と、発進立坑に配設された元押装置とを有し、鋼管を
発進立坑から到着立坑に向けて推進する管の推進工法で
あって、掘進機に掘進機推進装置を後続させると共に該
掘進機推進装置に鋼管を後続させて推進し、掘進機推進
装置を作動させて掘進機を所定距離推進すると共に発進
立坑に新たな鋼管を配設して該新たな鋼管を推進するた
めの段取作業を実施し、前記掘進機推進装置による掘進
機の推進と新たな鋼管を推進するための段取作業が終了
した後、元押装置を作動させて新たな鋼管に推力を付与
すると共に掘進機推進装置を縮小させて複数の鋼管を推
進することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記鋼管の推進工法によれば、新たな鋼管を既
に推進された鋼管に接続する作業を含む新たな鋼管を推
進するための段取作業を実施すると同時に掘進機を推進
する作業を実施することが可能となり、工期の短縮化を
はかることが出来る。

【００１０】即ち、１本の鋼管の推進が終了する毎に該
鋼管の管端を発進立坑に接続し、この状態で掘進機推進
装置（以下『先押装置』という）を作動させて掘進機の
みを推進し、掘進機の推進と並行して、発進立坑に設置
した元押装置に新たな鋼管を配置すると共に該新たな鋼
管を推進するための段取作業を実施することで、同一時
間内に掘進機の推進と新たな鋼管の推進のための段取を
行うことが出来る。

【００１１】先押装置によって掘進機を推進する際に発
生する反力は、先押装置に後続した既に推進された鋼管
を介して発進立坑に伝達されて支持される。このため、
先押装置に後続した鋼管が発進立坑側に逆推進されるこ
となく、掘進機のみを推進することが出来る。

【００１２】発進立坑内では、掘進機を推進している間
に元押装置に新たな鋼管を配置して該鋼管を既に推進さ
れた鋼管に当接させて両者を溶接接合する作業を実施す
ることが出来る。また鋼管が二重鋼管である場合には、
前記溶接作業を実施した後、溶接部位に断熱材を巻き付
け、更に外管に継ぎ輪を溶接接合して既に推進された二
重鋼管に新たな二重鋼管を接続する段取作業を実施する
ことが出来る。

【００１３】掘進機の推進作業と発進立坑内に於ける新
たな鋼管の推進のための段取作業が終了した後、既に推
進された鋼管と発進立坑との接続を解除し、新たな鋼管
に元押装置の推力を付与すると同時に先押装置を縮小さ
せて複数の鋼管のみを推進する。このとき、地中には既
に掘進機の推進によるトンネルが掘削されており、鋼管
の推進時には推進方向下流側に何等抵抗がなく、短時間
で推進することが出来る。

【００１４】

【実施例】以下、上記鋼管の推進工法を用いて二重鋼管
を推進する場合の一実施例について図を用いて説明す
る。図１は二重鋼管を推進する過程を示し、本推進工法
の一工程を説明する図、図２は図１の工程に引き続く二
工程を示す図、図３は図２の工程に引き続く三工程を示
す図、図４は二重鋼管の例を示す断面図、図５は先押装
置の構成を説明する断面図である。

【００１５】図に示す鋼管の推進工法は、上水道管路を
敷設する際に用いられる二重鋼管Ａを掘進機11に後続さ
せた先押装置12に後続させ、発進立坑Ｂに設置した元押
装置13によって到着立坑Ｃに向けて予定敷設線Ｄに沿っ
て推進するものであり、特に、既に推進された二重鋼管
Ａを発進立坑Ｂに接続して掘進機11のみを推進し、この
推進と並行して新たに推進すべき二重鋼管Ａを推進する
ための段取作業を実施することで、工期の短縮化をはか
ることを可能としたものである。以下本実施例では、内
管１と外管２からなる二重鋼管Ａを推進する場合につい
て説明するが、鋼製の管のみからなる鋼管（一重鋼管）
を推進する場合であっても同様にして推進することが可
能である。

【００１６】先ず、図４により二重鋼管Ａの構成につい
て説明する。同図（ａ）に示すように、二重鋼管Ａは、
予め設定された直径と長さを有し且つ鋼製の内管１と、
予め設定された直径と内管１よりも短い長さを有し且つ
鋼製の外管２とからなり、外管２に内管１を嵌装して該
内管１の両端を露出させると共にこれ等の管１，２の間
にモルタルを充填した充填層３を形成して構成されてい
る。

【００１７】上記の如く構成された二重鋼管Ａを直列に
接続する場合、内管１の管端を突き合わせて溶接し、そ
の後、溶接部の外周に断熱材を巻き付け、更に、断熱材
の外周に同図（ｂ）に示すような継ぎ輪４を被せて該継
ぎ輪４と外管２を溶接接合している。尚、前記継ぎ輪４
は外管２と等しい外径と肉厚を有し、且つ複数に分割さ
れた円弧状の形状に形成されている。

【００１８】従って、多数の二重鋼管Ａを敷設して管路
を構築する場合、１本の二重鋼管Ａを推進する毎に、発
進立坑Ｂ内で既に地中に推進された二重鋼管Ａと新たな
二重鋼管Ａとの溶接作業が行われる。このような段取作
業は、溶接箇所の数が多く且つ溶接長が長いため長時間
作業となる。

【００１９】次に、図１〜図３により推進手順について
説明する。尚、図１〜図３は何れも既に複数の二重鋼管
Ａを推進した状態を示している。然し、以下、先頭に配
置される掘進機，掘進機に後続する先押装置，先押装置
に後続する管路の先頭に位置する二重鋼管Ａ、及び管路
の２番目に位置する二重鋼管Ａを推進する際の手順につ
いて説明する。

【００２０】二重鋼管Ａの推進に先立って先ず掘進機11
が推進される。この推進は、掘進機11を元押装置13上に
配置して送泥管５，排泥管６，ケーブル７を所定部位に
接続した後、掘進機11の先端に設けたカッターヘッド11
ａをモーター11ｂによって回転させて地山を掘削しつ
つ、元押装置13の押輪13ａによって推力を付与すること
で行われる。掘進機11を推進する際に発生する反力は元
押装置13に設けた反力壁13ｂを介して発進立坑Ｂの壁面
で支持される。

【００２１】掘進機11の推進が終了すると、元押装置13
の押輪13ａを推進方向上流側に退避させ、内部に送泥管
５，排泥管６を挿通した先押装置12を元押装置13のベッ
ド13ｃ上に配置する。そして前記送泥管５，排泥管６を
掘進機11の夫々対応する管５，６に接続すると共にケー
ブル７を接続し、押輪13ａによって先押装置12に推力を
付与し掘進機11に後続させる。引続き先押装置12に推力
を付与しつつ掘進機11のカッターヘッド11ａを回転させ
て、該掘進機11，先押装置12を推進する。

【００２２】掘進機11，先押装置12の推進が終了する
と、元押装置13の押輪13ａを推進方向上流側に退避さ
せ、内部に送泥管５，排泥管６を挿通し且つ管路の先頭
に位置する二重鋼管Ａ（最も到着立坑Ｃ側に位置する二
重鋼管Ａ）を元押装置13のベッド13ｃ上に配置する。

【００２３】押輪13ａから二重鋼管Ａに推力を付与し、
該二重鋼管Ａを先押装置12に後続させ、同時に掘進機11
のカッターヘッド11ａを回転させて、該掘進機11，先押
装置12，二重鋼管Ａを推進する。この推進を終了したと
き、二重鋼管Ａの端部は発進立坑Ｂにカンチレバー状に
突出する（図１参照）。

【００２４】上記の如くして管路の先頭に位置する二重
鋼管Ａを推進した後、元押装置13の押輪13ａを推進方向
上流側に退避させ、既に推進された二重鋼管Ａと発進立
坑Ｂの壁面８を接続部材９によって接続する。

【００２５】接続部材９は、後述するように先押装置12
によって掘進機11を推進する際に発生する反力を発進立
坑Ｂに伝達する機能を有する。この接続部材９の構成は
特に限定するものではない。例えば、図２に示すよう
に、発進立坑Ｂの壁面８に回動可能に複数のアームを取
り付けると共に、個々のアームの先端を二重鋼管Ａの外
管２に溶接することで、二重鋼管Ａを壁面８に接続する
ことが可能である。

【００２６】また接続部材９として、発進立坑Ｂの壁面
８に回動可能に複数のアームを取り付けると共に、個々
のアームの先端に二重鋼管Ａの円周をアームの数で分割
した円弧状の部材を取り付け、前記円弧状の部材を二重
鋼管Ａの管端に当接させて隣接する部材をボルト等によ
って互いに固着することで、二重鋼管Ａを壁面８に接続
するように構成しても良い。

【００２７】既に推進された二重鋼管Ａを発進立坑Ｂの
壁面８に接続する作業を実施している間に、元押装置13
のベッド13ｃに管路の２番目に位置する新たな二重鋼管
Ａを載置すると共に該二重鋼管Ａの内部に送泥管５，排
泥管６を挿通し、これ等の管５，６を既に推進された二
重鋼管Ａの夫々対応する管５，６に接続する。

【００２８】上記各作業が終了した後、先押装置12によ
る掘進機11の推進作業を実施する。この作業は、掘進機
11のカッターヘッド11ａを回転させつつ先押装置12に設
けたジャッキ12ａ，12ｂを伸長させることで行われる
（図２参照）。

【００２９】先押装置12は径の異なる３本の円筒状のケ
ーシング12ｃ〜12ｅを嵌合させて構成され、内部には予
め設定されたストロークを有する複数のジャッキ12ａ，
12ｂが配置されている。ジャッキ12ａはケーシング12
ｃ，12ｄを接続すると共にシリンダー，ロッドが夫々の
ケーシング12ｃ，12ｄに固定され、ジャッキ12ｂはケー
シング12ｄ，12ｅを接続すると共にシリンダー，ロッド
が夫々のケーシング12ｄ，12ｅに固定されている。従っ
て、ジャッキ12ａ，12ｂを同時に伸長させることによっ
て、先押装置12の各ケーシング12ｃ〜12ｅを同時に伸長
させて掘進機11に推力を付与することが可能である。

【００３０】先押装置12による掘進機11の推進ストロー
クは、二重鋼管Ａの長さと等しいか或いは整数倍の長さ
に設定されている。従って、二重鋼管Ａの長さが長くジ
ャッキ12ａ，12ｂに座屈が生じる虞のある場合には、複
数の先押装置12を配設して掘進機11の推進ストロークを
分担させることが好ましい。

【００３１】先押装置12のジャッキ12ａ，12ｂを伸長さ
せて掘進機11に推力を付与したときに生じる反力は、先
押装置12に後続した二重鋼管Ａ，接続部材９を介して発
進立坑Ｂの壁面８に伝達され、該壁面８によって支持さ
れる。

【００３２】先押装置12による掘進機11の推進と並行し
て、発進立坑Ｂの内部で既に推進された二重鋼管Ａに後
続させる新たな二重鋼管Ａを推進するための段取作業を
実施する。

【００３３】即ち、発進立坑Ｂの壁面８に接続され且つ
立坑Ｂに露出した既に推進された二重鋼管Ａの内管１
に、元押装置13のベッド上に載置された新たな二重鋼管
Ａの内管１を当接させ、内管１の当接部位を溶接して接
合し、溶接終了後、溶接部の外周に断熱材を巻き付け、
更に、既に推進された二重鋼管Ａの外管１と新たな二重
鋼管Ａの外管１の間に継ぎ輪４を配置し、外管１と継ぎ
輪４との当接部位及び継ぎ輪４の当接部位を夫々溶接接
合する。尚、外管１と継ぎ輪４とは必ずしも溶接によっ
て接合する形式に限定するものではなく、例えば継ぎ輪
４を外管１の接続部位に嵌合する形式のものであっても
良い。

【００３４】二重鋼管Ａの内管１及び外管２を溶接して
いる間、掘進機11は先押装置12によって継続して推進さ
れている。然し、掘進機11を推進する際に発生する反力
は発進立坑Ｂの壁面８によって支持されるため、該立坑
Ｂ内に突出した二重鋼管Ａが移動することはなく、安定
した溶接作業を実施することが可能である。

【００３５】上記の如く、先押装置12による掘進機11の
推進作業と発進立坑Ｂの内部に於ける二重鋼管Ａを推進
するための段取作業が並行して実施され、何れかの作業
が先に終了した場合、他の作業が終了するまで待機す
る。

【００３６】そして掘進機11の推進作業及び新たな二重
鋼管Ａを推進するための段取作業の両方の作業が終了す
ると、既に推進された二重鋼管Ａと発進立坑Ｂとを接続
した接続部材９を取り外し、元押装置13を駆動すると同
時に先押装置12のジャッキ12ａ，12ｂを縮小させて二重
鋼管Ａを推進する。従って、掘進機11は前進することな
く現在の位置を保持し、この状態で先押装置12の縮小及
び直列に接続された複数の二重鋼管Ａの推進が行われる
（図３参照）。

【００３７】直列に接続された複数の二重鋼管Ａを推進
するに際し、地中には既に掘進機11によるトンネルが形
成されている。このため、前記二重鋼管Ａを推進する際
の抵抗はこれ等の二重鋼管Ａの外周と地山との摩擦のみ
となる。従って、元押装置13によって複数の二重鋼管Ａ
に付与すべき推力の値は掘進機11を推進するのに比較し
て十分に小さく、且つ推進速度は掘進機11を推進する際
の速度に比較して十分に大きくなる。

【００３８】上記の如くして先頭の二重鋼管Ａに２番目
の二重鋼管Ａを接続して推進した後、再び前述と同様の
作業を実施することによって３番目以降の二重鋼管Ａを
順次後続させつつ推進して発進立坑Ｂと到着立坑Ｃの間
に二重鋼管Ａからなる管路を敷設することが可能であ
る。

【００３９】尚、地中に敷設された二重鋼管Ａの本数が
増加するのに伴って二重鋼管Ａと地山との摩擦抵抗が増
大し、先押装置12による掘進機11の推進に伴う反力が前
記摩擦抵抗によって相殺される。このため、二重鋼管Ａ
の敷設長が増大したとき、必ずしも該二重鋼管Ａを発進
立坑Ｂの壁面８に接続しなくとも良い。

【００４０】前述の実施例では鋼管として内管１と外管
２からなる二重鋼管Ａを用いた場合について説明した。
一重鋼管を推進する場合には、既に推進された一重鋼管
に新たな一重鋼管を接続する際には、これ等の管端を溶
接する溶接作業及び溶接部位の養生作業が実施される。
従って、一重鋼管を推進する際の作業量は二重鋼管を推
進する際の作業量よりも少なくなるが、何れにしても、
発進立坑Ｂ内で新たな一重鋼管の推進のための段取作業
を実施している間に掘進機11を推進することで、工期の
短縮化をはかることが可能となる。

【００４１】前述の実施例では、二重鋼管Ａを推進する
際に泥水工法を用いた場合について説明した。然し、本
発明は泥水工法によって二重鋼管Ａを推進することに限
定するものではなく、他の工法、例えば泥土工法，泥し
ょう工法，高濃度超泥水工法等所謂セミシールド工法を
用いることが可能であることはいうまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
鋼管の推進工法では、発進立坑内で行う新たな鋼管を推
進するための段取作業と並行して先押装置によって掘進
機の推進を行うことで、鋼管の推進に要するサイクル時
間を低減させることが出来る。このため、工期の短縮化
をはかることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】二重鋼管を推進する過程を示し、本推進工法の
一工程を説明する図である。

【図２】図１の工程に引き続く二工程を示す図である。

【図３】図２の工程に引き続く三工程を示す図である。

【図４】二重鋼管の構成を説明する断面図である。

【図５】先押装置の構成を説明する断面図である。

【符号の説明】

Ａ 二重鋼管 Ｂ
発進立坑 Ｃ 到着立坑 Ｄ
予定敷設線 １ 内管 ２
外管 ３ 充填層 ４
継ぎ輪 ５ 送泥管 ６
排泥管 ７ ケーブル ８
壁面 ９ 接続部材 11
掘進機 11ａ カッターヘッド 11ｂ
モーター 12 先押装置 12ａ，12ｂ
ジャッキ 12ｃ〜３ｅ ケーシング 13
元押装置 13ａ 押輪 13ｂ
反力壁 13ｃ ベッド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山を掘削する掘進機と、発進立坑に配
   設された元押装置とを有し、鋼管を発進立坑から到着立
   坑に向けて推進する鋼管の推進工法であって、掘進機に
   掘進機推進装置を後続させると共に該掘進機推進装置に
   鋼管を後続させて推進し、掘進機推進装置を作動させて
   掘進機を所定距離推進すると共に発進立坑に新たな鋼管
   を配設して該新たな鋼管を推進するための段取作業を実
   施し、前記掘進機推進装置による掘進機の推進と新たな
   鋼管を推進するための段取作業が終了した後、元押装置
   を作動させて新たな鋼管に推力を付与すると共に掘進機
   推進装置を縮小させて複数の鋼管を推進することを特徴
   とした鋼管の推進工法。
2. 【請求項２】 前記鋼管が外管に該外管よりも長い内管
   を嵌装し且つ内管と外管の間に充填材を充填してなる二
   重鋼管であることを特徴とした請求項１記載の鋼管の推
   進工法。
3. 【請求項３】 前記鋼管が鋼製の管のみからなる鋼管で
   あることを特徴とした請求項１記載の鋼管の推進工法。
4. 【請求項４】 前記掘進機推進装置として径が互いに異
   なり且つ嵌合し合う複数本のケーシングを嵌合させて伸
   縮自在な円筒体を構成し、隣接する二つのケーシングは
   夫々ジャッキを介して接続された推進装置を用いること
   を特徴とした請求項１記載の鋼管の推進工法。
5. 【請求項５】 発進立坑の壁面寄りの鋼管の後端を接続
   部材を介して発進立坑の壁面に接続し、前記掘進機推進
   装置のジャッキを伸長させて掘進機に推力を付与したと
   きに発生する反力を鋼管及び接続部材を介して発進立坑
   の壁面に受けさせることを特徴とした請求項４記載の鋼
   管の推進工法。